| 环氧树脂建筑结构胶配方设计中固化剂的选用 周建民 李慧 （长沙市化工研究所，湖南长沙410007） 20世纪50～70年代，地震的破坏给建筑界提出了严峻的课题，即如何修复 或加固那些不足以推倒重来的建筑。以1971年美国加州圣佛南多地震破坏后对 137m高市政大厦的修复为代表，建筑修补和加固便成为业界关心的课题，而20 世纪的日本阪神大地震后的道路、桥梁和建筑物的修复和加固则把环氧树脂建 筑结构胶全面地展现在我们面前。在国内，20世纪80年代以中科院大连化物所 的JGN建筑结构胶开发和国外建筑结构胶在我国的实际应用为契机，我国的环 氧树脂建筑结构胶及其应用已全面进入实用阶段。环氧树脂建筑结构胶经过 20~30年的培育已成为当今建筑修补与加固用的主要胶种，发展十分迅速。本文对建筑结构胶的分类、组成、特点和应用作了扼要介绍，特别对配方设计中固化剂的选用作了深入的探讨，并根据市场需求和应用情况对建筑结构胶的未来作了展望。 环氧树脂建筑结构胶的分类、组成、特点和应用 1 分类 按其应用用途大致分为：加固用、锚固和锚栓用、修补用和其他用途建筑结构胶；按施工状态分类可分为：灌注用、涂敷用和特殊型建筑结构胶（如药包型）。 国内环氧树脂建筑结构胶品种大致有粘钢加固建筑结构胶、结构灌注胶、植筋锚固胶、裂缝低粘灌封胶、碳纤维加固专用胶等产品。 2 组成 通过剖析建筑结构胶的经典配方， 我们发现环氧树脂建筑结构胶大致有如 下几种材料组成：环氧树脂及其复合体 系（如E44、E51、E20和AG80等的复合 体系）、增韧剂、固化剂、填料和其他助 剂，为满足建筑结构胶的性能要求，有些 还需要加入一些其他组分，如稀释剂、偶联剂、溶剂等，其中固化剂的性能决定了整个环氧树脂建筑结构胶的基本性能。 因此，固化剂的选择成为环氧树脂建筑结构胶的性能优劣之关键所在。 3 特点 环氧树脂建筑结构胶大致有如下几 个方面的特点：①能粘接不同性质的材 料；②粘接强度高；③粘接处受力均匀， 不易产生应力集中现象，耐疲劳抗裂性、 整体性好；④粘接工艺简单、操作方便、 施工速度快、效率高、工期短、成本低、效 果好；⑤建筑结构胶固化时间短，适用于 各类应急、抢修工程的补强、加固等。 4 应用 环氧树脂建筑结构胶可广泛适用于 结构粘钢加固、碳纤维粘贴加固、混凝土 裂缝注胶维护加固、湿式外包钢加固、混 凝土中钻孔埋植钢筋(或螺栓)、混凝土表 面及内部缺陷修补、新老混凝土界面处 理和混凝土表面涂刷防护等方面。 固化剂的选用 环氧树脂的本身性质决定了固化剂 的重要作用。固化剂作为配方中最重要的决定因素需在配方设计中加以认真考 虑。由于环氧树脂建筑结构胶的应用环 境各异，下列几个关键因素应作为配方 设计的重中之重：①固化因素：高活性； ②环境因素：憎水性；③结构要求：胶接 强度和耐湿热持久性；④施工因素：适宜 的粘度、可操作性、安全性；⑤经济因素 等。 1 环氧树脂的开环活性 在建筑结构胶中使用的环氧树脂一 般是双酚A型环氧树脂，采用胺类固化 剂配方体系，这主要基于建筑结构胶施 工环境等诸多因素。环氧树脂的开环反 应活性由本身结构包括取代基的电子效 应所决定。在各类环氧树脂中，缩水甘油 基型环氧树脂反应活性比较大，脂环族 环氧树脂的活性相对要低得多，部分脂 环族环氧树脂可以用芳香胺固化，绝大 部分只能用有机酸酐或是BF3固化，不 易配制常温固化型胶粘剂。双酚A环氧 树脂可以按一定比例用改性胺或低分子 聚酰胺等在室温固化。通常，用聚酰胺固 化双酚A环氧树脂，室温拉伸剪切强度 可达20MPa，但在低温下（<10℃）则固化 不完全；在20℃，也需要较长的固化周期。 在一些配方中常加入一些如间苯二 酚甲醛树脂的环氧化物和环氧化酚醛树 脂等以提高交联度，改进高温性能；也加 入一些如双环氧或单环氧活性稀释剂， 以此来降低主体环氧树脂的粘度，这些 对环氧树脂的高温性能影响较小。加入 一些如液体聚硫橡胶等的增韧剂可以提高柔性；芳香胺可以弥补低分子聚酰胺 固化体系高温性能差的缺陷。 有实验证明，在双酚A环氧树脂与 改性胺的反应中，如果加入25％间苯二 酚，可以使反应速度提高10倍。但这一 类物质会影响高温强度和耐介质性。把 羟基直接引入环氧树脂结构中，如在双 酚A环氧树脂的环氧基邻位引入一个 羟甲基，该环氧开环活性比双酚A双缩 水甘油醚环氧高出10倍，引入二个羟甲 基，反应活性高出20倍。这种环氧可以 作为室温、甚至在－5～－10℃低温下快速固化的环氧建筑结构胶粘剂。这为我们 设计低温条件下使用的环氧树脂建 Back to top
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